2 THEORY
2.5 S OCIETAL EXPLANATIONS
Segundo Cohen et al. (2009) os materiais são os principais desafios na impressão 3D de refeições, pois à medida que se busca classificar os alimentos, expande o conjunto de combinações alimentares.
Cohen et al. (2009, p. 812) questionam:
[...] how do we enable the printing of a wide range of foods with only a limited, fundamental set of materials?
A figura 21 demonstra uma matriz bidimensional de alimentos, classificados em dois eixos ortogonais de acordo com os parâmetros da textura, que podem ser utilizados como referência na impressão 3D de refeições. Essa matriz foi desenvolvida com a colaboração dos chefs experientes da Faculdade de Administração Hoteleira da Universidade Cornell. No eixo horizontal, os alimentos suaves e granulares; no vertical, encontram-se os leves e firmes.
Figura 21 – Matriz bidimensional de alimentos, classificados de acordo com os parâmetros da textura.
Conforme Sun et al. (2015c) os materiais disponíveis para impressão podem ser classificados como nativamente impressos, materiais tradicionais e tipos alternativos de matérias primas.
Os alimentos nativamente impressos são os que incluem todos os materiais que podem ser extrudados a partir de uma seringa como hidrogel, queijo, bolo glassado, homus, chocolate etc. Porém, nenhum deles é servido como prato principal nas refeições. Alguns destes materiais são suficientemente estáveis para a impressão, ou seja, conseguem manter a forma após a deposição. Outras formulações, como massas e pastas, podem exigir um pós-processamento e/ou cocção, após a deposição, não conservando a forma personalizada (LIPTON et al., 2010).
Os materiais tradicionais, normalmente não impressos, incluem a maioria dos alimentos consumidos como frutas, legumes, carnes etc, mas podem ser extrudados através de uma concentração de hidrocolóide para criar um material com a textura desejada (LIPTON et al., 2010; COHEN et. al, 2009).
Fabaroni (2007 apud SUN et al., 2015b) testou a capacidade de imprimir alimentos tradicionais, avaliando aspectos como viscosidade, consistência e as propriedades de solidificação. As pastas foram os materiais mais favoráveis para a impressão. Uma solução potencial é criar um conjunto de materiais utilizando um pequeno grupo de ingredientes que possam gerar um elevado grau de liberdade para definir a textura e o sabor de uma refeição (SUN et al., 2015b).
As matérias-primas alternativas podem ser extraídas de algas marinhas, tremoços, fungos e insetos, e são utilizadas como novas fontes de proteínas, fibras e materiais extrudados (SUN et al., 2015b). A introdução de ingredientes alternativos, na impressão de refeições, pode auxiliar no desenvolvimento de alimentos mais saudáveis e com baixo teor de gordura.
Conforme a Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO) existem cerca de 900 espécies de insetos comestíveis que são ricos em proteínas. As moscas, por exemplo, têm quase o dobro das proteínas comparadas à carne bovina. Os insetos possuem pouca gordura, doses de cálcio e ferro que poderiam ser transformadas em pós e utilizados na fabricação de biscoitos, pães e/ou refeições similares à carne. Em alguns países, os insetos já fazem parte da dieta há séculos, os japoneses consomem vespas; os tailandeses gostam de grilos; os africanos cozinham larvas e os chineses comercializam espetinhos de
gafanhotos. São animais fáceis de serem criados, pois ocupam pouco espaço, consomem menos água e se reproduzem com facilidade. Porém, para dar certo é preciso que os indivíduos deixem de ser refratários e intolerantes ao consumo de insetos (CORDEIRO, 2016).
Outros projetos foram desenvolvidos utilizando insetos e hidrogéis. Lipton et al. (2010) descreve a fabricação SFF de hidrogéis como uma técnica que permite o controle total sobre o sabor, o valor nutricional e a textura de uma refeição.
No projeto “Insects Au Gratin”, pós de insetos foram impressos com queijo, para criar refeições em pedaços (WALTERS et al., 2011).
Uma variedade de alimentos multimateriais como peru, moluscos e salsão foram processados e modificados utilizando transglutaminase para que pudessem ser cozidos ou fritos após a impressão (LIPTON et al., 2010). A transglutaminase vem permitindo a SFF, enquanto o ágar-ágar é utilizado para a criação de produtos impressos de origem hortícola, obtidos a partir de um purê com as matérias-primas (PALLOTTINO et al., 2016). Para Lipton et al. (2010) a adição de transglutaminase e goma xantana podem melhorar a fidelidade da forma nas refeições.
Os hidrogéis são redes tridimensionais de polímeros que podem intumescer em meio aquoso ou em fluidos biológicos e reter uma grande quantidade de água na sua estrutura sem se dissolver. Em geral, representam uma classe de materiais leves e úmidos, cujas propriedades dependem da rede de polímero construída e do seu conteúdo de água (CHENG et al., 1998). Por causa da presença de determinados grupos funcionais como hidroxila e/ou carboxílicos, ao longo das cadeias do polímero, são frequentemente sensíveis às condições do ambiente como temperatura, pH e composição do solvente (PEPAS, 1991). Uma variedade de polímeros hidrofílicos vem sendo utilizada para preparar hidrogéis para aplicação nas indústrias farmacêutica, biomédica, alimentícia, cosmética e biotecnológica (KINNEY; SCRANTON, 1994; KHURMA; ROHINDRA; NAND, 2006).
A indústria alimentícia utiliza os hidrogéis para a proteção de sabores, retardando sua liberação e aumentando a durabilidade. “Sabores encapsulados” têm sido adicionados, com êxito, em gomas de mascar, cafés instantâneos, misturas de massas e bolos (HIGUCHI, 2002).
A integridade estrutural dos hidrogéis depende das ligações químicas ou interações físicas, formadas entre as cadeias poliméricas. Alguns exemplos de
polímeros naturais, utilizados na preparação dos hidrogéis, incluem alginato, agarose, quitosana, colágeno, gelatina, celulose, amido e goma xantana (LEE; SINGLA; LEE, 2001; FUJIWARA et al., 2000; MANDALA; PALOGOU; KOSTAROPOULOS, 2002).
Cohen et. al. (2009) sugerem combinações de hidrocolóides, especificamente a goma xantana e gelatina, com suas respectivas concentrações (Figura 22), adicionados a alguns dos alimentos da figura 21, evidenciando as possibilidades de uso das matérias-primas na manufatura aditiva de refeições. A goma xantana e a gelatina aumentam a consistência da textura de leve para firme, mas não se aplicam em relação a granularidade. À medida que a goma xantana e a gelatina são combinadas, os hidrocolóides iniciam a granularidade. Geralmente, quanto maior a concentração de goma xantana e gelatina, os géis se tornam mais firmes e granulados. Nesses experimentos, a capacidade de impressão dos hidrocolóides atingiu um limite como a rigidez e granularidade, sendo que os materiais resultantes impediram a extrusão através de uma seringa com diâmetro de 3 mm.
Figura 22 – Combinações de hidrocolóides e suas respectivas concentrações.
Fonte: COHEN, 2009; adaptada.
Periard et al. (2007) descreve que a impressão de refeições exige materiais com alta viscosidade, suficientes para serem autossustentáveis de maneira
que as camadas sejam construídas com a resolução adequada. Nos experimentos realizados, foram testados vários materiais incluindo bolos glassados, chocolates, queijos e pasta de amendoim, utilizando uma impressora Fab@Home (Fab@Home Project, 2015), os quais necessitavam de uma seringa rigorosamente controlada por temperatura para realizar a tarefa. Além disso, o processo exigiu uma calibração manual fina que envolveu a escolha de uma ponta de seringa apropriada para cada tipo de material, visando ajustar o fluxo, a altura e a largura da refeição digital.
Sun et al. (2015b) descreve a possibilidade de imprimir biscoitos em formato de dentes sem a necessidade de operações pós-processamento, sendo produzidos a partir de uma mistura de açúcares, amido e purê de batata.
Da mesma forma, Lin (2015) apresenta a possibilidade de imprimir refeições mais complexas como pizzas, entretanto, sem explicar alguns aspectos da técnica utilizada na impressão.
O quadro 5 relaciona principais hidrocolóides, suas origens, propriedades e usos mais comuns que podem ser empregados nas refeições digitais.
LIPTON et al. (2010), encontra uma receita de biscoitos que permite imprimir modelos 3D, com geometrias complexas, mantendo seu formato após a fritura.
Sabe-se que a viscosidade, consistência e solidificação são as propriedades que determinaram a capacidade de impressão das refeições (IZDEBSKA; ŻOŁEK-TRYZNOWSKA, 2016).
Porém, para resgatar as características sensoriais durante o processo de impressão de refeições, ou mesmo para realçar os atributos naturais, a indústria alimentícia oferece inúmeros aditivos (APENDICE B) que podem corroborar.
Na ciência dos alimentos, as aplicações de electrospinning e microencapsulação podem proporcionar recursos adicionais, como novas fontes de materiais para impressão. As duas tecnologias têm potencial e podem ser integradas no processo de manufatura de refeições personalizadas. Do ponto de vista técnico, o desafio é integrar o electrospinning na plataforma de refeições digitais (SUN et al., 2015b).
Quadro 5 – Origem, propriedades e usos mais comuns dos principais hidrocolóides.
Agente Fonte Principal Composição Propriedades Usos
Ágar Algas marinhas, Gelidium, Gracilaria
Polímero da anidrogalacto- piranose parcialmente esterificado com H2SO4. Agarose e Agaropectina.
Sol. em água quente.
Gelifica. Géis termo-reversíveis. Retrograda.
Gelificante para doces e massas.
Alginatos Algas marinhas Laminaria
ou Macrocystis pyrifera Polímero manurônico e gulurônico de ácido Sol. em água quente. Gelifica com Ca+2, Al+3 Estabilizante em sorvetes. Amidos e amidos
modificados Milho, mandioca, trigo, batata, batata doce e arroz. Polímero amilose e amilopectina. de glucose: Sol. em água quente. Gelifica. Retrograda. Géis, espessante em quase todos alimentos não ácidos Carboximetilcelulose
(CMC) Celulose modificada Polímero de glucose Sol. em água a frio quando G.S.
4 =
0,45.
Sol. Altamente viscosa a pH entre 5 e 11. Precipita com Al+3
Estabilizante de emulsões, sorvetes, alimentos dietéticos; queijos cremosos coberturas e aromatizados.
Carragena Algas marinhas Chondrus crispus
Polímero de galactose parcialmente esterificado com H2SO4
Sol. em água quente.
Gelifica com K+, géis duros com proteínas. Termorreversível.
Gelificante para doces, confeitaria, produtos cárneos e panificação. Goma arábica Exsudato de Acacia Polímero de galactose
arabinose, ramnose, ac. glucurônico
Sol. em água fria. Baixa viscosidade. Não gelifica.
Estabilizante de emulsões. Encapsulante.
Guar Sementes da cyamopsis
tetragonoloba
Galactomanana Hidratável a frio, formando sol. viscosa entre pH 4 e 10. Não gelifica.
Espessante e estabilizante em mousses, chantilly e sorvetes, sendo que neste último impede a formação de cristais.
Pectina Casca de Citrus, maçã Polímero do ácido
poligalacturônico parcialmente metilado
Sol. em água quente. Forma géis termo reversíveis com desidratantes ou Ca-2 Sol. viscosa.
Fabricação de doces e geleias de frutas, balas e panificação.
Xantana Xantomonas Polímero da glucose,
manose ac. glucurônico
Sol. em água fria. Sol. pouco afetada pela temperatura e pH. Não gelifica.
Geleias e produtos cárneos.
4GS = grau de substituição
Conforme Sun (2015b), adicionar ingredientes aos produtos alimentares pode melhorar o valor nutricional, mas pode comprometer o aroma, o sabor, a cor e textura. Nesse sentido, a microencapsulação pode encapsular minerais, vitaminas, sabores e óleos essenciais, dentro de outro material, com a finalidade de proteger os ingredientes ativos do ambiente circundante. A integração dessa tecnologia na impressão de refeições pode ser alcançada usando um sistema de multi-impressão, onde pelo menos um cabeçote de impressão gera e dispensa microcápsulas nas refeições. Os materiais sobrevivem nas condições de processamento, estabilizam a vida útil dos materiais ativos e criam recursos atraentes para a liberação de aroma, sabor, odor e mascaramento de cores. Este método simplificaria o processo atual de fabricação de alimentos funcionais, melhoraria a estabilidade funcional dos alimentos (por exemplo, probióticos e ingredientes bioativos), e realizaria a liberação controlada de aromas e nutrientes.
Explorando as tendências e possibilidades de novas aplicações no contexto das refeições digitais, estão os probióticos e prebióticos, principalmente pelo efeito benéfico sobre a saúde e o bem-estar (ITAL, 2010). Entre os benefícios do consumo dos probióticos estão o controle da atividade intestinal, regulando a microflora, promovendo a digestão da lactose aos intolerantes, estendendo-se à produção de vitaminas, absorção de minerais e estimulando o sistema imunológico (ANTUNES, 2007, BADARÓ et al., 2008; FERREIRA, 2009).
Os prebióticos estimulam seletivamente o crescimento de bactérias desejáveis no cólon, alterando a microbiota em favor de uma composição mais saudável, podendo inibir a multiplicação de patógenos, sendo também atribuída a eles a ação estimuladora do sistema imunológico (ITAL, 2010).
Nesse sentido, com os avanços da biotecnologia, os bio e nanoingredientes, as várias modalidades de nanodispersão e nanocápsulas tendem a revolucionar o padrão de consumo dos indivíduos, introduzindo novos benefícios (ITAL, 2010).
2.6. Aplicativos móveis na área de nutrição
Os aplicativos móveis, smartphones e tablets, o mercado de software para telefones celulares, conhecidos como aplicativos ou Apps, ocupam posição de destaque no cotidiano da sociedade contemporânea.
Em uma revisão sobre a crescente tendência do uso de aplicativos móveis voltados à área de nutrição, pesquisadores evidenciaram que atualmente estão disponíveis na Internet cerca de 5.400 aplicativos relacionados à alimentação, dieta e hábitos saudáveis (MARTÍN et al., 2014).
Conforme Caivano et al. (2014), a utilização desse tipo de tecnologia na área tem o propósito de estimular a mudança de comportamento, auxiliando os indivíduos a repensarem sobre suas escolhas e deficiências alimentares, na sua rotina diária.
Guillén et al. (2009) destacam que o uso de aplicativos móveis promove um estilo de vida mais saudável, o tratamento e a prevenção de doenças. Além disso, o uso de apps evidenciam as iniciativas de saúde pública, atingindo simultaneamente um grande público, aumentando a capacidade de personalização das necessidades nutricionais individuais.
Apesar dos aplicativos móveis existentes possibilitarem um autocontrole das necessidades nutricionais individuais, não permitem realizar a comunicação com as impressoras 3D de alimentos, o diferencial apresentado nessa tese, ou seja, a personalização de uma refeição digital.